無(wú)論你是否會(huì)去看《流浪地球2》的電影，半只貓都建議你了解一下行星發(fā)動(dòng)機(jī)的概念，一定會(huì)讓你嘆為觀止。

這一期，半只貓會(huì)從以下方面全面解讀“行星發(fā)動(dòng)機(jī)”

1、為什么要造行星發(fā)動(dòng)機(jī)？

2、發(fā)動(dòng)機(jī)如何產(chǎn)生推力？

3、發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)和構(gòu)造？

4、對(duì)地球產(chǎn)生的影響？

5、現(xiàn)實(shí)中能否造出行星發(fā)動(dòng)機(jī)？

主要參考了小說(shuō)、電影、官方微博、電影制作手冊(cè)等官方資料，并盡可能整理、融合在一起。

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一、為什么要造行星發(fā)動(dòng)機(jī)？

人類(lèi)預(yù)測(cè)太陽(yáng)將在數(shù)百年內(nèi)發(fā)生氦閃，成為一顆紅巨星，地球在這個(gè)過(guò)程中將被太陽(yáng)吞沒(méi)、氣化，不復(fù)存在。

因此，人類(lèi)啟動(dòng)了“流浪地球”計(jì)劃，花2500年時(shí)間前往4.22光年外半人馬座的比鄰星。

而行星發(fā)動(dòng)機(jī)則是整個(gè)計(jì)劃的關(guān)鍵所在。

星系示意圖

人類(lèi)的自救之旅分為五步：

流浪地球計(jì)劃

第一階段【剎車(chē)時(shí)代】用50年的時(shí)間研發(fā)制造行星發(fā)動(dòng)機(jī)，使發(fā)動(dòng)機(jī)噴口固定在地球運(yùn)行的反方向；2039年第一組行星發(fā)動(dòng)機(jī)建成，2060年最后一組建成，2065年地球停止轉(zhuǎn)動(dòng)。

第二階段【逃逸時(shí)代】全功率開(kāi)動(dòng)行星發(fā)動(dòng)機(jī)，使地球加速到逃逸速度，飛出太陽(yáng)系；

不過(guò)，行星發(fā)動(dòng)機(jī)的推力沒(méi)有我們想象得那么強(qiáng)，它只能給地球很小的加速度，不能把地球一下子推出太陽(yáng)軌道，在地球離開(kāi)太陽(yáng)之前，還要繞太陽(yáng)轉(zhuǎn)15圈，慢慢加速，逃出太陽(yáng)系。

第三階段【流浪時(shí)代Ⅰ(加速) 】地球在外太空繼續(xù)加速，飛向比鄰星；這個(gè)階段，地球脫離太陽(yáng)系軌道，飛向目標(biāo)，不間斷地加速500年，加速至光速的千分之五，這500年中，發(fā)動(dòng)機(jī)將燒掉亞洲大陸上一半的山脈。然后地球以光速的千分之五滑行1300年，走完三分之二的航程，

第四階段【流浪時(shí)代Ⅱ(減速) 】地球掉轉(zhuǎn)方向，用行星發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始長(zhǎng)達(dá)500多年的減速；再用100多年的時(shí)間，泊入比鄰星的軌道。

第五階段【新太陽(yáng)時(shí)代】地球成為目標(biāo)恒星系新的行星，人類(lèi)抵達(dá)新家園。

人們將看到半人馬座三顆金色的太陽(yáng)在地平線上依次升起，萬(wàn)物沐浴在它溫暖的光芒中。固態(tài)的空氣融化，變成碧藍(lán)的天空。兩千多年前的種子從解凍的土層中復(fù)蘇，大地重歸綠色。

半人馬座的三顆太陽(yáng)

這就是建造行星發(fā)動(dòng)機(jī)的意義

二、行星發(fā)動(dòng)機(jī)如何產(chǎn)生推力？

發(fā)動(dòng)機(jī)利用真空巖石重聚變技術(shù)作為動(dòng)力源，通過(guò)氦三激發(fā)硅原子重聚變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，從而獲得高能高壓的等離子流。這股等離子流沿著發(fā)動(dòng)機(jī)噴口向指定方向噴射，通過(guò)反作用力推動(dòng)地球前進(jìn)。全功率運(yùn)行時(shí)，一臺(tái)行星發(fā)動(dòng)機(jī)平均每秒產(chǎn)生150萬(wàn)億噸的推力。

這并不是發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)作功率的極限，如果使用特定的催化材料和石料混合放入反應(yīng)爐中，發(fā)動(dòng)機(jī)可以產(chǎn)生200萬(wàn)億噸的推力。

但是如果長(zhǎng)時(shí)間這樣運(yùn)作，發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)因?yàn)樯崮芰Σ蛔愣l(fā)生故障。由于內(nèi)壁散熱能力有限，發(fā)動(dòng)機(jī)采取脈沖噴射的方式運(yùn)作，通常的運(yùn)作周期是每60秒進(jìn)行一次全功率噴射，噴射持續(xù)10秒，間隔50秒以便散熱。

當(dāng)然，這個(gè)噴射周期可以在發(fā)動(dòng)機(jī)控制中心進(jìn)行調(diào)整，比如，春節(jié)十二響，比如，七娃合一。

這里半只貓解釋一下什么是“重聚變”，首先把這個(gè)詞拆分開(kāi)來(lái)。

“重”是指重元素，也就是元素周期表里原子序數(shù)比較大的元素。原子序數(shù)，就是原子核內(nèi)質(zhì)子的數(shù)量，越多也就越重。氫元素的原子序數(shù)是1，硅是14，鐵是26，

“聚變”是核反應(yīng)的一種，在極高的溫度和壓力下，讓核外電子擺脫原子核的束縛，讓兩個(gè)原子核能夠互相吸引而碰撞到一起，發(fā)生原子核互相聚合作用，生成新的質(zhì)量更重的原子核，這個(gè)過(guò)程將產(chǎn)生巨大的能量。

1公斤的氫聚變?yōu)楹さ倪^(guò)程，產(chǎn)生能量約等于150573.6噸TNT的當(dāng)量。

但是即便如此，就算燒完地球上所有的氫元素也不足以支撐人類(lèi)到達(dá)遙遠(yuǎn)的比鄰星，所以才要燒地球上隨處可見(jiàn)的石頭，本質(zhì)上就是石頭里硅元素的核聚變。

不過(guò)原子序數(shù)越大，條件也越苛刻，氫元素核聚變需要1000萬(wàn)攝氏度，氦元素核聚變需要2億度，到硅元素至少需要10億度，甚至更高，太陽(yáng)都達(dá)不到那么高的溫度。

那人類(lèi)到底是如何實(shí)現(xiàn)重聚變的呢？現(xiàn)實(shí)里我們有生之年恐怕都很難見(jiàn)到，小說(shuō)里壓根沒(méi)提，電影里則增加了“火石”的設(shè)定，使其成為行星發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的必要條件之一。發(fā)動(dòng)機(jī)一旦停止運(yùn)行，就需要安裝新的火石才能啟動(dòng)。

火石

每個(gè)火石只能使用一次，可以瞬間產(chǎn)生百萬(wàn)度的高溫，啟動(dòng)重聚變鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，一步步實(shí)現(xiàn)重元素核聚變所需的苛刻條件。

火石本身就是個(gè)非常危險(xiǎn)的東西，所以火石沒(méi)有就近存放在行星發(fā)動(dòng)機(jī)附近，而是要千里迢迢地運(yùn)過(guò)去。

火石機(jī)械臂

但火石可以被槍打壞，這個(gè)情節(jié)就讓人有些尷尬了，我們暫且理解為，是打壞火石的引信裝置吧。

三、行星發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)和結(jié)構(gòu)

行星發(fā)動(dòng)機(jī)，也叫地球發(fā)動(dòng)機(jī)，英文名Earth engine，人們也稱(chēng)它們?yōu)椤吧系鄣膰姛簟?/p>

上帝的噴燈概念畫(huà)

行星發(fā)動(dòng)機(jī)共有12000臺(tái)，分為推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)和轉(zhuǎn)向發(fā)動(dòng)機(jī)兩大類(lèi)。前者有10000臺(tái)，負(fù)責(zé)為地球提供前進(jìn)的動(dòng)力，安裝在北緯30° 以上的亞歐和美洲大陸各個(gè)平原上，因?yàn)橹挥羞@兩個(gè)大陸完整堅(jiān)實(shí)的板塊結(jié)構(gòu)，才能承受發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)地球巨大的推力

轉(zhuǎn)向發(fā)動(dòng)機(jī)有2000臺(tái)，安裝在赤道上，不直接推動(dòng)地球，作用是停止地球自轉(zhuǎn)，保持地球運(yùn)行軌道的穩(wěn)定，通常以較低功率運(yùn)行，當(dāng)?shù)厍蛐枰淖兎较驎r(shí)，則會(huì)根據(jù)需求大功率開(kāi)啟其中一部分。

轉(zhuǎn)向發(fā)動(dòng)機(jī)

外部結(jié)構(gòu)

行星發(fā)動(dòng)機(jī)依山而建，高度從8公里到11公里不等，成矩陣放置。

為了讓發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)不會(huì)下陷，底部用最新的復(fù)合材料制作了直徑超過(guò)100公里的支撐面，以降低對(duì)地表壓強(qiáng)，中間有7個(gè)支撐臂。

正下方建造了地下城，人類(lèi)利用發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的能量在地下生存。

7個(gè)支撐臂

發(fā)動(dòng)機(jī)最外圍是平均高度600米、厚度300米左右的高大防洪堤，為發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)載燃料的運(yùn)載車(chē)就?？吭谶@里。

最前面的就是堤壩

地下城的電梯出口也在防洪堤頂端。防洪堤與發(fā)動(dòng)機(jī)外部的冰原和發(fā)動(dòng)機(jī)主體結(jié)構(gòu)以橋梁相互連接。

推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)有3000臺(tái)大型發(fā)動(dòng)機(jī)，直徑33公里左右，7000臺(tái)小型發(fā)動(dòng)機(jī)，直徑10公里左右。轉(zhuǎn)向發(fā)動(dòng)機(jī)的規(guī)模和建制與大型推進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)相當(dāng)

人們稱(chēng)呼大的叫“山”，小叫“峰”。比如小說(shuō)里稱(chēng)呼一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)叫：“華北794號(hào)山”。

登“峰”靠巨型電梯，登“山”則必須坐車(chē)沿盤(pán)“山”公路上行。

大型發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)料口在6000米~7000米處，運(yùn)載車(chē)會(huì)把石頭運(yùn)到這里喂給發(fā)動(dòng)機(jī)，作為燃料。

進(jìn)料口

內(nèi)部結(jié)構(gòu)

以電影里赤道上的蘇拉威西發(fā)動(dòng)機(jī)為例，我們具體介紹一下發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)造。

發(fā)動(dòng)機(jī)指揮中心在距離發(fā)動(dòng)機(jī)外壁3公里處，有直達(dá)地下城的主電梯以及備用電梯。

指揮中心上層設(shè)施包括：中樞電腦和電路室，是主要的程序控制區(qū)域，李一一和老何在這里破解發(fā)動(dòng)機(jī)的程序。指揮中心下層，是控制發(fā)動(dòng)機(jī)噴射口的聯(lián)動(dòng)裝置，也就是王磊隊(duì)長(zhǎng)等人推動(dòng)“撞針”的地方。

蘇拉威西發(fā)動(dòng)機(jī)

這里說(shuō)個(gè)題外話，其實(shí)制作團(tuán)隊(duì)自己都覺(jué)得撞針需要手動(dòng)操作不太合理，但劇情上，需要一個(gè)眾人拾柴火焰高的場(chǎng)景，于是就有了一群人“推針”的情節(jié)。

流浪地球?qū)а莨?/p>

圍繞發(fā)動(dòng)機(jī)主體，有幾百米高的高速路橋梁，劉啟開(kāi)著運(yùn)載車(chē)從這里進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部——發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火核心。

通往點(diǎn)火閘的通道

發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火核心的室內(nèi)溫度可達(dá)120度，必須穿冷卻服才能進(jìn)入。

一直往中心位置走，有一條車(chē)行通道可以到達(dá)反應(yīng)堆點(diǎn)火閘，也就是男主角安放火石的地方

反應(yīng)堆點(diǎn)火閘

點(diǎn)火閘往上延伸的就是行星發(fā)動(dòng)機(jī)的主體，重聚變反應(yīng)堆，發(fā)動(dòng)機(jī)的核心裝置，石料發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生能源的區(qū)域。

重聚變反應(yīng)堆

再往上，就是等離子噴射口，發(fā)動(dòng)機(jī)的噴射方向可以在指揮中心進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整角度的極限是15度。

噴射口細(xì)節(jié)

每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的噴口不止一個(gè)，而是由上百個(gè)噴口組成陣列。這是為了讓噴射的能量更加均勻而不是集中在一個(gè)點(diǎn)上。但是電影中李一一為什么說(shuō)是7個(gè)發(fā)射口呢，你可以理解為七組噴口，每組有14個(gè)小噴射口。

PS，百度百科里有一段關(guān)于行星發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的描述，但我沒(méi)有找到官方出處。這段描述最大的問(wèn)題就是，1億度還不足以發(fā)生硅元素聚變。

百度上的截圖

四、行星發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)地球產(chǎn)生的影響？

行星發(fā)動(dòng)機(jī)的等離子光柱把整個(gè)北半球照得通明。并且?guī)?lái)酷熱，周?chē)鷳敉鈿鉁馗哌_(dá)七八十?dāng)z氏度，必須穿冷卻服才能外出，在這樣的氣溫下常常會(huì)有暴雨。

行星發(fā)動(dòng)機(jī)加速造成的潮汐，吞沒(méi)了北半球三分之二的大城市，發(fā)動(dòng)機(jī)帶來(lái)的全球高溫融化了極地冰川，更給這大洪水推波助瀾，波及到南半球。加速產(chǎn)生的百米巨浪轟鳴著滾上每個(gè)大陸，灼熱的颶風(fēng)夾著滾燙的水沫，在林立的頂天立地的等離子光柱間瘋狂呼嘯，拔起了陸地上所有的大樹(shù)

另外，由于行星發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的加速度及運(yùn)行軌道的改變，地核中鐵鎳核心的平衡被擾動(dòng)，其影響穿過(guò)古騰堡不連續(xù)面，波及地幔。各個(gè)大陸地?zé)嵋莩?，火山橫行，這對(duì)于人類(lèi)的地下城市是致命的威脅，巖漿滲入災(zāi)難頻繁發(fā)生。

五、現(xiàn)實(shí)中能否造出行星發(fā)動(dòng)機(jī)？

有網(wǎng)友曾經(jīng)估算過(guò)，如果要造出電影里北京三號(hào)發(fā)動(dòng)機(jī)，光是框架結(jié)構(gòu)總重量就達(dá)到了1400多萬(wàn)億噸，按每噸4000元的價(jià)格， 就超過(guò)了500億億元。

而根據(jù)2021年世界鋼協(xié)的數(shù)據(jù)，全球粗鋼產(chǎn)量也只有19.51億噸，連造行星發(fā)動(dòng)機(jī)的一條支撐臂都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。

更不用提“重聚變反應(yīng)堆”了，我們現(xiàn)在連最輕的元素聚變技術(shù)，都還存在著許多問(wèn)題。重元素聚變，那可能是幾輩子以后事了

當(dāng)然還有人說(shuō)，即便造出來(lái)了，地球的地殼結(jié)構(gòu)也承受不了，或者動(dòng)力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，讓地球飛往比鄰星，簡(jiǎn)直就是空談。

但科幻，不就是這樣嗎？

曾幾何時(shí)科幻作品里的“不現(xiàn)實(shí)”，有多少已經(jīng)走入了“現(xiàn)實(shí)”。如果人類(lèi)連想都不敢想，那和被三體人的智子封鎖了科技又有什么兩樣呢？

讓我們一起期待有更多“敢想”的科幻作品吧。喜歡深挖電影的小伙伴記得給半只貓點(diǎn)個(gè)贊，評(píng)論區(qū)里來(lái)催更吧